汽車沖模智能打磨工藝系統(tǒng)研究與開發(fā)

0 引 言

模具是汽車制造過程中的重要組成部分，是獲得汽車沖壓件的關(guān)鍵工裝。模具經(jīng)過設(shè)計、鑄造、半精加工后，通過人工打磨再完成試模，達到規(guī)定的研配率且沖壓的準制件合格即可投入使用。目前打磨工藝是汽車沖模制造行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，其對鉗工的經(jīng)驗有較高的依賴性，能獨立完成打磨過程的工藝人員需具備多年的經(jīng)驗積累，并且手工打磨的過程占據(jù)了較多工時，這些因素導(dǎo)致汽車沖模的打磨工藝門檻高、效率低。為了解決上述問題，企業(yè)專家和高校學者研究開發(fā)了各自專業(yè)領(lǐng)域的工藝知識系統(tǒng)。陳鯤等

建立了具備工藝性審查的飛機蒙皮拉形工藝知識庫，可預(yù)先估計零件的成形性；朱麗等

通過常用金屬板料成形性能試驗獲取數(shù)據(jù)，開發(fā)了鈑金工藝參數(shù)知識庫平臺；TAN Z等

構(gòu)建了機械加工工藝知識庫，借助生產(chǎn)規(guī)則和面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化工藝知識；程秀全等

研究開發(fā)了模具電極加工信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了模具電極加工參數(shù)信息的管理。參考文獻[1]～[4]對相關(guān)領(lǐng)域的工藝設(shè)計制造提供了幫助，但是對于汽車沖模領(lǐng)域的打磨工藝還缺少自動化設(shè)備的參與及相關(guān)工藝知識的總結(jié)與支持。為了解決汽車沖模打磨工藝手工操作的問題，現(xiàn)開發(fā)設(shè)計了一種汽車沖模打磨設(shè)備，建立汽車沖模智能打磨工藝系統(tǒng)，為打磨設(shè)備提供工藝參數(shù)依據(jù)及指導(dǎo)生產(chǎn)過程。

1 打磨工藝系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 軟件體系架構(gòu)與開發(fā)工具

打磨工藝系統(tǒng)包含客戶端和服務(wù)器兩大部分，所開發(fā)的工藝系統(tǒng)選擇C/S架構(gòu)作為應(yīng)用體系架構(gòu)。C/S架構(gòu)的交互性強，客戶端有完整的客戶端軟件，能處理大量的、實時的數(shù)據(jù)流，響應(yīng)速度快。B/S架構(gòu)雖然也可以提供一定的交互能力，但交互能力很有限

。如圖1所示，系統(tǒng)總體分為桌面應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兩層結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用程序采用C#語言編寫，基于Visual Studio 2019平臺，并使用在界面上較容易產(chǎn)生良好效果的WPF框架，它提供了統(tǒng)一的編程模型、語言和框架。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器包含應(yīng)用程序所需要的數(shù)據(jù)，選擇了擁有良好讀寫性能、數(shù)據(jù)可靠和易用性好的SQL Server數(shù)據(jù)庫軟件。

1.2 打磨工藝系統(tǒng)功能構(gòu)成

開發(fā)的工藝系統(tǒng)面向汽車沖模制造的實際生產(chǎn)需要，旨在為汽車沖模打磨工藝及生產(chǎn)案例提供參數(shù)和專業(yè)性的支持，可為用戶提供以下功能：注冊登錄驗證、用戶權(quán)限管理、工藝參數(shù)推薦、參數(shù)文件導(dǎo)出、數(shù)據(jù)查詢與雙向管理、串口數(shù)據(jù)獲取等。工藝系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 打磨工藝系統(tǒng)功能開發(fā)

根據(jù)對系統(tǒng)的體系架構(gòu)和功能構(gòu)成的設(shè)計，結(jié)合工藝人員的生產(chǎn)需求和操作習慣，對工藝系統(tǒng)的各項功能進行開發(fā)。

建立4個基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫：模具零件材料庫、刀具庫、實例庫和用戶信息庫。

進入21世紀以來，通過“數(shù)字黃河”工程建設(shè)、水質(zhì)自動監(jiān)測體系建設(shè)、黃河水資源保護重大問題研究等，水資源保護現(xiàn)代化水平和科技支撐能力不斷提高。

2.1 系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫建立

筆者針對榆林市周邊礦區(qū)近年來的煤炭大量開發(fā)外排大量礦井水的情況，通過現(xiàn)場采集第四系淺層含水層(潛水)的水化學樣品進行全分析測試，采用描述性統(tǒng)計分析及離子比例系數(shù)等方法分析研究所取水化學樣品的水化學特征并進行水質(zhì)評價工作，希望確定目前礦井水外排對當?shù)氐叵滤欠裼杏绊?，影響程度如何，以期為當?shù)毓芾聿块T提供技術(shù)依據(jù)，為實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用提供支持。

電視專題片是電視藝術(shù)的一種形式，它以一定的主題為核心。專題片內(nèi)容具體，表現(xiàn)形式具有多元化。盡管其不似其他新聞所規(guī)定的時效性，但是它也遵循新聞的客觀性與真實性。存在于新聞報道和電視藝術(shù)之間的模式，其中節(jié)目內(nèi)可以讓作者表達自身的觀點態(tài)度，使得真實性與藝術(shù)性并存。

用戶在注冊和登錄時，系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫交互，返回用戶的權(quán)限信息，決定登錄者在軟件內(nèi)的操作權(quán)限，當用戶進行一些越權(quán)操作時，會被系統(tǒng)告知。新用戶可以通過登錄界面的注冊按鈕進入注冊界面，新注冊的用戶可以直接登錄使用，擁有基礎(chǔ)的使用工藝分析和信息查詢權(quán)限。

（4）用戶信息庫包含使用工藝系統(tǒng)的用戶信息，在操作上做了權(quán)限管理，根據(jù)操作權(quán)限可分別定義為普通用戶、知識管理員和用戶管理員，例如知識管理員可以對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的專業(yè)知識進行改動，用戶管理員可以對用戶的權(quán)限進行改動。

不斷強化政策制度保障。結(jié)合修訂制定國防動員、民兵工作相關(guān)法律法規(guī)，從國家層面進一步明確經(jīng)濟功能區(qū)和企業(yè)在國防建設(shè)方面的法律責任，強化頂層設(shè)計，提高制度權(quán)威。各地區(qū)、各行業(yè)健全完善地方性、行業(yè)性法規(guī)制度，對后備力量建設(shè)相關(guān)內(nèi)容作出具體規(guī)定，強化剛性措施，規(guī)范經(jīng)濟功能區(qū)武裝工作秩序。探索企業(yè)稅收減免、發(fā)展資金扶持等經(jīng)濟利益與履行國防義務(wù)掛鉤的措施辦法，引導(dǎo)企業(yè)自覺履行國防義務(wù)、主動支持民兵建設(shè)。堅持嚴格執(zhí)法，適時通報批評落實武裝工作不力的黨政機關(guān)和個人，追究相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)責任，對拒絕履行國防義務(wù)的企業(yè)實施嚴厲的行政和經(jīng)濟處罰，形成震懾效應(yīng)，督促各級黨政機關(guān)和企業(yè)切實抓好民兵建設(shè)。

2.2.3 工藝分析

（2）刀具庫包含打磨工藝設(shè)備目前采用的各種型號的磨頭，磨頭型號唯一，包括材料、目數(shù)、尺寸等信息。

以實例庫為例，每個案例都有唯一的ID，其次是模具型號、粗糙度要求、名稱、熱處理工藝，這些數(shù)據(jù)定義了模具的特點；接著是磨頭型號、主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、法向壓力、側(cè)向步距，這些數(shù)據(jù)為打磨設(shè)備加工時所用的加工參數(shù)。最后是創(chuàng)建時間和上次操作時間，方便管理員對相應(yīng)設(shè)備加工記錄。因為ID是每個案例唯一的標識，故將其作為主鍵，且設(shè)置為自動增長，ID不可重復(fù)，每個案例只對應(yīng)一種模具，如加工參數(shù)改變可進行修改，相應(yīng)數(shù)據(jù)如表1所示。

2.2 系統(tǒng)軟件功能開發(fā)

2.2.1 用戶權(quán)限管理

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，普通用戶具有查詢知識和使用打磨設(shè)備工藝參數(shù)建議功能的基礎(chǔ)權(quán)限，知識管理員在基礎(chǔ)權(quán)限上可進行軟件和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)雙向交互操作的權(quán)限，用戶管理員在基礎(chǔ)權(quán)限上可進行用戶的權(quán)限管理，如表2所示。

用戶管理員登錄系統(tǒng)后，在權(quán)限管理界面內(nèi)進行用戶的權(quán)限管理，增加或減少用戶的權(quán)限，例如將普通用戶賦予知識管理權(quán)限，即添加、修改、刪除知識等權(quán)限。

兩岸的山崖愈發(fā)地不規(guī)律，凹凸轉(zhuǎn)折，如龍游走。崖壁上偶爾有頑強的松柏斜生而出，給前方的路帶來了更多災(zāi)難性的變數(shù)。他的注意力高度集中，雙手不斷地調(diào)整著操縱桿，滑翔翼寬大的翼面，在狹窄的通道間飛快穿梭，左傾右斜，屢屢泛險。

2.2.2 用戶注冊與登錄

（1）模具零件材料庫的數(shù)據(jù)來源于汽車沖模制造的生產(chǎn)實例，包括鉬鉻鑄鐵、鑄態(tài)空冷鋼等材料的牌號和常用模具類型以及不同材料在不同粗糙度要求下推薦使用的設(shè)備工藝參數(shù)。

（3）實例庫的數(shù)據(jù)來源為經(jīng)過打磨設(shè)備加工過的模具，記錄模具的型號、名稱、熱處理工藝、目標粗糙度、設(shè)備加工參數(shù)和時間等數(shù)據(jù)。

工藝分析模塊中，用戶可以輸入模具的基本信息，例如模具的型號、名稱、零件材料、熱處理工藝、粗糙度要求和磨削量范圍等。接著用戶可選擇導(dǎo)入模具零件型面的圖片和參數(shù)文件，在復(fù)雜的型面加工時，不同加工區(qū)域要求使用不同的設(shè)備工藝參數(shù)，系統(tǒng)將根據(jù)不同的加工區(qū)域要求給出建議參數(shù)，給出參數(shù)后需要型面圖片對照加工區(qū)域，用戶可根據(jù)實際情況再進行修改，此功能由系統(tǒng)通過基本信息和參數(shù)文件綜合給出建議參數(shù)，主要針對設(shè)備尚未加工過的模具。對于已經(jīng)加工過的模具，輸入基本信息后可直接進行參數(shù)建議，結(jié)果中包含該模具使用打磨設(shè)備的工藝參數(shù)，該結(jié)果可導(dǎo)出為表格文件。

2.2.4 信息查詢

信息查詢模塊用戶需要選擇查詢范圍，然后輸入關(guān)鍵字進行查詢，可以根據(jù)模具零件材料、粗糙度、加工參數(shù)等具體數(shù)字要求查詢，也可以輸入磨頭型號、模具名稱等模糊查詢。在查詢模塊可以對數(shù)據(jù)進行添加、修改和刪除，知識管理員在此模塊進行知識管理操作。

2.2.5 設(shè)備概況

設(shè)備概況界面記錄了打磨設(shè)備固有的參數(shù)，同時為了便于在加工現(xiàn)場作為上位機軟件使用，該模塊連接了計算機串口數(shù)據(jù)通信，可獲得計算機串口數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)實際需要，將打磨設(shè)備數(shù)據(jù)接入計算機串口，當設(shè)備啟動時，該模塊的界面會顯示設(shè)定好串口的實時數(shù)據(jù)。

腌出新鮮味：腌漬仔雞首先要選好料，1只仔雞，新鮮蒜苗500g，鮮大蒜200g，胡蘿卜100g，芹菜段150g，香菜段100g，萵筍片80g，生姜30g，洋蔥絲50g，味精20g，白糖10g，鹽20g。先把大蒜和生姜拍破，再將所有的青菜料放入盆內(nèi)，然后用手輕輕搓揉，待流出少許蔬菜汁以后，再放入剩余的調(diào)料拌勻成腌汁。把洗凈的仔雞放入腌料盆里，再把腌料填進雞腹內(nèi)，然后用保鮮膜密封好放入保鮮柜里，腌漬2小時至雞肉入味。

在《財政部關(guān)于規(guī)范金融企業(yè)對地方政府和國有企業(yè)投融資行為有關(guān)問題的通知》（財金〔2018〕23號）下發(fā)后，受金融企業(yè)不得提供債務(wù)性資金作為地方建設(shè)項目、政府投資基金或PPP項目資本金要求的影響，目前商業(yè)銀行參與PPP項目的合規(guī)途徑是傳統(tǒng)的項目貸款模式。

3 工藝系統(tǒng)應(yīng)用實例

3.1 打磨設(shè)備參數(shù)建議功能

工藝分析模塊用戶輸入模具的型號DR、名稱外板、零件型面材料SKD-11、熱處理工藝淬火、磨削量范圍數(shù)值0.05和目標粗糙度數(shù)值0.02，然后讀取本地模具圖片和對應(yīng)的文件，文件包含模具零件型面不同區(qū)域的加工要求。點擊工藝分析按鈕對其分析后獲得推薦的打磨工藝參數(shù)，系統(tǒng)對不同精度要求的區(qū)域規(guī)定不同的顏色，每個區(qū)域使用不同的打磨工藝參數(shù)，包括打磨機器人磨頭型號、主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、法向壓力、側(cè)向步距。該參數(shù)根據(jù)以往案例推薦，模具信息匹配度高時推薦案例中的參數(shù)組合，否則根據(jù)模具基本信息及粗糙度要求綜合推薦加工設(shè)備，參數(shù)建議的結(jié)果可通過保存按鈕保存至數(shù)據(jù)庫，也可以導(dǎo)出為Excel表格文件，流程如圖3所示，軟件界面如圖4所示。

3.2 信息查詢功能

在信息查詢模塊搜索框輸入查詢的關(guān)鍵字SKD，下拉菜單選擇搜索的范圍建議記錄，點擊查詢按鈕即可得到有關(guān)SKD的模具零件加工案例。對于需要修改內(nèi)容的案例，通過下方的相應(yīng)按鈕進行添加、修改和刪除，此功能面向知識管理員開放，無權(quán)限用戶無法操作，如圖5所示。

3.3 串口數(shù)據(jù)通信

打開外部軟件Virtual Serial Port Driver建立2個虛擬串口，例如COM1和COM4，使用軟件串口調(diào)試助手打開COM1串口，設(shè)置好串口參數(shù)后發(fā)送信息，打開系統(tǒng)軟件，進入設(shè)備概況模塊，點擊接收數(shù)據(jù)按鈕，串口發(fā)送的數(shù)據(jù)顯示在界面左下角，界面下方區(qū)域以時間為

軸，串口數(shù)據(jù)為

軸展示動態(tài)折線圖，如圖6所示。

4 結(jié)束語

在解決汽車沖模打磨過程的基礎(chǔ)上，基于數(shù)據(jù)庫與計算機編程軟件，完成了打磨工藝系統(tǒng)的開發(fā)，該軟件能在打磨過程中提供工藝參數(shù)建議，對實際生產(chǎn)案例進行有效記錄，并監(jiān)控打磨設(shè)備參數(shù)，通過權(quán)限設(shè)定使其符合信息管理需求，該工藝系統(tǒng)具有一定的實用性，功能上滿足了用戶需求。

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